Una nuova ricerca di un team di scienziati transatlantici suggerisce che i batteri potrebbero sopravvivere nelle sostanze chimiche salmastre che esistono su Marte, Encelado, Europa, Plutone e forse altrove.

La scoperta di pennacchi e oceani sotto la superficie sulla luna di Giove Europa, materiali organici su Marte, e la probabilità di bocche idrotermali negli oceani della luna di Saturno Encelado, pollici l'umanità più vicina a scoprire la vita altrove. Tale vita dovrebbe resistere ad ambienti estremi, e studi precedenti indicano che vari tipi di batteri possono.

Gli oceani liquidi su alcuni corpi lontani dal Sole hanno punti di congelamento più bassi a causa di sostanze chimiche e sali che equivalgono a antigelo, quindi la vita microbica dovrebbe sopravvivere sia alle temperature che agli elementi. Per ingrandire i parametri per la sopravvivenza microbica, ricercatori dell'Università tecnica di Berlino, Università dei Ciuffi, Imperial College di Londra, e la Washington State University hanno condotto test con Planococcus halocryophilus, un batterio trovato nel permafrost artico.

Hanno sottoposto i batteri al sodio, cocktail di magnesio e cloruro di calcio, nonché soluzioni di perclorato, che è un composto chimico che può aiutare Marte a sostenere l'acqua liquida durante l'estate. L'autore principale Jacob Heinz, del Centro di Astronomia e Astrofisica dell'Università Tecnica di Berlino, afferma che i ricercatori si sono espansi oltre la soluzione convenzionale di cloruro di sodio perché "c'è molto di più su Marte".

Tossico per la vita

Poiché i perclorati sono tossici in grandi concentrazioni, i ricercatori volevano determinare se, quanto ea quali concentrazioni potrebbero inibire la sopravvivenza batterica. I tassi di sopravvivenza per i batteri nel perclorato erano di gran lunga inferiori rispetto a tutte le altre soluzioni, sebbene a temperature fino a -30 gradi Celsius (-22 gradi Fahrenheit), le tariffe erano leggermente migliori.

Heinz spiega che la depressione del punto di congelamento più basso - la misura in cui un soluto può abbassare la temperatura di congelamento di una soluzione - per il perclorato richiede circa il 50 percento della massa della soluzione totale, che è incredibilmente alto rispetto alla depressione del punto di congelamento di altri cloruri. Data la sua tossicità, la bassa sopravvivenza dei batteri nelle soluzioni concentrate di perclorato non è sorprendente.

Questo significa che Marte non può supportare la vita microbica? Secondo Heinz, la vita è ancora una possibilità lì. La presenza di perclorato "non precluderebbe la vita su Marte o altrove, " dice. "I batteri in soluzioni di perclorato in massa al dieci percento possono ancora crescere." Il suolo superficiale di Marte contiene meno dell'uno percento in peso di perclorato, ma Heinz sottolinea che le concentrazioni di sale nelle soluzioni sono diverse da quelle nel suolo.

Adattato per sopravvivere

Le soluzioni liquide di perclorato possono anche essere diluite per aumentare la capacità dei batteri di sopravvivere, anche se dovrebbe essere mantenuto un equilibrio tra concentrazione e temperatura.

Teresa Fisher, un dottorato di ricerca studente presso la School of Earth and Space Exploration dell'Arizona State University, che si occupa di ecologia microbica e abitabilità planetaria, concorda sul fatto che i risultati dello studio non escludono la sopravvivenza batterica su Marte - infatti, forse il contrario.

Luoghi come il deserto di Atacama (l'ambiente più secco del mondo) in Cile e parti dell'Antartide hanno livelli di perclorato relativamente alti, Fisher racconta Astrobiology Magazine.

"Sarei sorpreso se i microbi non avessero evoluto un modo per affrontare quella tossicità, " lei dice.

In genere, le temperature più fredde aumentano la sopravvivenza microbica, ma la temperatura non è un fattore "taglia unica":anche il tipo di microbo e la composizione della soluzione chimica determinano il punto debole per la sopravvivenza. I ricercatori hanno scoperto che i batteri in una soluzione di cloruro di sodio (NaCl) morivano entro due settimane a temperatura ambiente. A quattro gradi Celsius, la sopravvivenza è aumentata, e una volta che le temperature raggiungono i -15 gradi Celsius (5 gradi Fahrenheit), quasi tutti i batteri sono sopravvissuti. NaCl ha un punto di congelamento più alto (-21 gradi Celsius/-5,8 gradi Fahrenheit) rispetto agli altri sali; i batteri nelle soluzioni di magnesio e cloruro di calcio avevano alti tassi di sopravvivenza a -30 gradi Celsius (-22 gradi Fahrenheit).

Questo non è sorprendente perché "tutte le reazioni, compresi quelli che uccidono le cellule, sono più lenti a temperature più basse, "dice Heinz, "ma la sopravvivenza batterica non è aumentata molto a temperature più basse nella soluzione di perclorato, considerando che temperature più basse nelle soluzioni di cloruro di calcio hanno prodotto un marcato aumento della capacità di sopravvivenza."

I risultati variavano anche tra i tre solventi salini più convenzionali. I batteri nel cloruro di calcio (CaCl2) avevano tassi di sopravvivenza significativamente inferiori rispetto a quelli nel cloruro di sodio (NaCl) e nel cloruro di magnesio (MgCl2) tra 4 e 25 gradi Celsius, ma le temperature più basse hanno aumentato la sopravvivenza in tutti e tre.

I ricercatori hanno sottoposto i batteri a numerosi cicli di congelamento/scongelamento che vanno da 25 gradi Celsius (77 gradi Fahrenheit) a -50 gradi Celsius (-58 gradi Fahrenheit). Marte può subire dei cambiamenti di temperatura superficiale piuttosto drammatici, sia diurno che stagionale, a seconda della posizione sul pianeta, dice Heinz. La temperatura media su Marte è di circa -60 gradi Celsius (-76 gradi Fahrenheit), con temperature ai poli che scendono a -125 gradi Celsius (-193 gradi Fahrenheit). Di conseguenza, i batteri devono essere in grado di sopportare fluttuazioni estreme per sopravvivere.

In genere, le soluzioni più salate hanno migliorato i tassi di sopravvivenza al congelamento/scongelamento. Secondo Fisher, "batteri, quando stressato, avere risposte d'urto. Producono proteine ​​specifiche che li aiutano ad adattarsi, sopravvivere, e far fronte ad ambienti dannosi." L'aggiunta del 10% di cloruro di sodio ha ridotto il tasso di mortalità microbica dal 20% al 7% e ha aumentato il numero di cicli di congelamento/scongelamento che i batteri potrebbero sostenere da 70 a 200. I batteri producono proteine ​​stabilizzanti come risposta allo shock ambienti severi, Fisher spiega, "ma ci sono solo così tante proteine ​​​​d'urto che i batteri possono produrre".

Sopravvivenza contro crescita

Mentre lo studio fornisce informazioni sulle possibilità microbiche extraterrestri, Heinz sottolinea la differenza tra sopravvivere e prosperare. Solo perché i batteri sopravvivono in determinate condizioni non significa che crescano effettivamente. Heinz sta attualmente lavorando a un altro studio per determinare come le diverse concentrazioni di sali a diverse temperature influiscano sulla propagazione batterica.

"La sopravvivenza rispetto alla crescita è una distinzione davvero importante, "Fischer afferma, "ma la vita riesce ancora a sorprenderci. Alcuni batteri non possono sopravvivere solo a basse temperature, ma richiedono loro di metabolizzare e prosperare. Dovremmo cercare di essere imparziali nell'assumere ciò che è necessario per far prosperare un organismo, non solo sopravvivere".

Studi che esplorano varie soluzioni saline, concentrazioni, e le temperature aiutano gli scienziati a focalizzare la ricerca della vita, o almeno non escludere possibilità, come la sopravvivenza microbica nel perclorato tossico. Altre variabili influenzano la ricerca della vita, come la capacità di un batterio di resistere alle radiazioni o alla pressione atmosferica estrema. Potrebbero esserci anche fattori di cui non siamo ancora a conoscenza, ma con ogni studio, there's one fewer haystack to search.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.